CURSO: Bioquímica INFORMAÇÕES BÁSICAS EMENTA

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1 Turno: Integral Currículo 2010 Período 6 Tipo Obrigatória CURSO: Bioquímica INFORMAÇÕES BÁSICAS Unidade curricular Processos Bioquímicos e Microbiológicos Industriais Teórica 36 horas/aulas Carga Horária Prática 36 horas/aulas Habilitação / Modalidade Bacharelado Total 72 horas/aulas Pré-requisito BQ010-BQ026- BQ031 Departamento Campus Centro- Oeste Dona Lindu Código CONTAC BQ Co-requisito - EMENTA Princípios de fermentação aeróbia e anaeróbia. Cinética enzimática e de crescimento microbiano. Cinética química e de reatores químicos. Tecnologia de fermentação e fermentadores. Enzimologia industrial e fermentações industriais: aerobiase, anaerobiase, processo descontínuo e contínuo, cinética, aeração e agitação, esterilização. Reatores bioquímicos. Operação e controle de processos bioquímicos. Separação de produtos e subprodutos. Ampliação de escala. Esterilização. Tratamento biológico de resíduos industriais. OBJETIVOS OBJETIVO GERAL Estudar e compreender as teorias que envolvem Processos Microbianos e Enzimáticos e sua aplicação em Projetos e Operação de Biorreatores. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - identificar e compreender problemas envolvendo processos fermentativos e enzimáticos; - reconhecer problemas envolvendo a engenharia de reações biológicas e identificar técnicas de solução; - identificar as potencialidades de aplicação industrial de processos biológicos; - Conhecer diferentes tipos de biorreatores e suas características; - Estudar os principais modelos cinéticos de um processo enzimático e fermentativo - Trabalhar com os principais parâmetros cinéticos e estequiométricos de um processo biológico; - Modelar e dimensionar biorreatores ideais em operação contínua e descontínua; - Estudar as principais técnicas e tipos de suportes para a imobilização de enzimas e microrganismos; - Compreender os critérios para a redução/ampliação de escala de processosbiotecnológicos; - Compreender os princípios e técnicas para agitação e transferência de oxigênio em reatores biológicos; - Conhecer as principais técnicas e ferramentas para a automação de reatores biológicos. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. Princípios de Fermentação Aeróbia e Anaeróbia 2. Microrganismos e Meios de Cultura para Utilização Industrial 2.1 Fontes de microrganismos de interesse 1/5

2 2.2 Características desejáveis de microrganismos e meios de cultura para aplicação industrial 3. Cinética Enzimática 3.1 Influência da concentração de substrato 3.2 Cinética de Michaelis-Menten 3.3 Determinação dos parâmetros cinéticos 3.2 Inibição por uma substância externa 3.3 Influência do meio sobre a atividade enzimática 4. Cinética de Processos Fermentativos 4.1 Parâmetros de transformação 4.2 Cálculo das velocidades 4.3 A curva de crescimento microbiano 4.4 Classificação dos processos fermentativos 4.5 Influência da concentração de substrato sobre a velocidade específica de Crescimento 5. Biorreatores e Processos Fermentativos 5.1 Classificação dos biorreatores 5.2 Formas de condução de um processo fermentativo 5.3 Fermentação descontínua (inoculo, mosto, classificação, cálculo do número de dornas, modelagem matemática) 5.4 Fermentação descontínua alimentada (aplicações, classificação, modelagem matemática) 5.5 Fermentação semicontínua (produtividade do processo semicontínuo, modelagem matemática) 5.6 Fermentação contínua (vantagens e desvantagens do processo contínuo, formas de operação, formação de produtos, modelagem matemática) 5.7 Fermentação em estado sólido (microrganismos e substratos, reatores, controles do processo) 6. Reatores com Células ou Enzimas Imobilizadas 6.1 Métodos de imobilização 6.2 Tipos de biorreatores empregados 6.3 Aspectos relativos ao transporte de massa 7. Agitação e Aeração em Biorreatores 7.1 A importância da transferência de oxigênio 7.2 Sistemas para a transferência de oxigênio 7.3 Concentração de oxigênio dissolvido em soluções saturadas 7.4 Transferência de oxigênio e respiração microbiana 7.5 Transferência de oxigênio em sistemas agitados e aerados 8. Variação de Escala 8.1 Critérios para ampliação de escala 8.2 Comparações entre critérios para ampliação de escala 8.3 Redução de escala 9. Esterilização de Equipamento e de Ar 9.1 Esterilização de equipamentos por agentes físicos Esterilização de equipamentos por agentes químicos 9.3 Esterilização de meios de fermentação por aquecimento com vapor 9.4 Esterilização de ar 10. Automação e Controle de Processos Fermentativos 10.1 Principais instrumentos para monitoração em linha de processos fermentativos 10.2 Controle aplicado a processos fermentativos 2/5

3 CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO Avaliação I: Atividades EaD (Ensino a Distância), 10% dos pontos (ao longo de todo o semestre); Avaliação II: Prova teórica 1, 35% dos pontos; Avaliação III: Prova teórica 2, 35% dos pontos; Avaliação IV: Relatório experimental, 10% dos pontos; Avaliação V: Discussões em sala de aula, 10% dos pontos. BIBLIOGRAFIA BÁSICA SCHMIDELL, W.; BORZANI, W.; LIMA, U.A.; AQUARONE, E. Biotecnologia Industrial Engenharia Bioquímica. São Paulo, Blucher, LIMA, U.A.; AQUARONE, E; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial Processos Fermentativos e enzimáticos. São Paulo, Blucher, BORZANI, W.; SCHMIDELL, W.; LIMA, U.A.; AQUARONE, E. Biotecnologia Industrial Fundamentos. São Paulo, Blucher, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR AQUARONE, E; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W.; LIMA, U.A. Biotecnologia Industrial Biotecnologia na produção de alimentos. São Paulo, Blucher, KARGI, F.. Bioprocess engineering: basic concepts. 2nd. ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, McNEIL, B., Harvey, L.. Practical Fermentation Technology. New York: Wiley, Nelson, David L.; Cox, Michael; Lehninger: Princípios de Bioquímica. 4. ed. São Paulo: Sarvier, Stryer, Lubert; Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L. Bioquímica. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, /5

4 Cronograma de aulas teóricas presenciais 1 : Apresentação da disciplina. Etapas de um Processo Biotecnológico Processos upstream: Seleção e Preservação de culturas Processos upstream: Meio de cultivo Processos upstream: Esterilização Processos upstream: Cinética da Esterilização Não haverá aula (feriado) Avaliação II Biorreatores Processos Fermentativos: Fermentação Descontínua e Descontínua alimentada. Processos Fermentativos: Fermentação Semicontínua e Contínua Cinética de Processos Fermentativos Não haverá aula (feriado) Modelagem matemática de processos fermentativos Não haverá aula (feriado) Processos downstream: Recuperação e purificação de produtos Processos com células animais. Prof. Mariana Avaliação III. Profa. Mariana Revisão das avaliações 1 Aulas na modalidade EaD também serão conduzidas para o desenvolvimento dos temas. 4/5

5 Cronograma de aulas práticas 2 : Prof. Mariana Profa. Mariana Entrega do relatório (Avaliação I 2 Este cronograma valerá durante a greve dos servidores técnicos-administrativos e corresponde a aplicações práticas do conteúdo teórico, sem contudo serem ministradas em laboratório de aulas práticas. Tão logo ela termine, será formulado novo cronograma com aulas práticas de fato. 5/5